晶圆斜面蚀刻设备和方法与流程

专利检索2025-05-15  14


本发明涉及晶圆制造,尤其涉及一种晶圆斜面蚀刻设备和方法。


背景技术:

1、在通过等离子体对晶圆蚀刻处理过程中,会产生蚀刻副产物,例如碳、氧、氮、氟等组成的聚合物,该些聚合物往往形成在晶圆斜面边缘的顶部表面和底部表面上,并发生膜堆积。晶圆斜面边缘处所形成的多余薄膜容易剥落,例如在晶圆运输过程中,晶圆斜面边缘的薄膜脱落后与其它晶圆接触,从而造成其它晶圆被污染,并可能导致缺陷。为了防止对其它晶圆造成污染,需要对斜面边缘处所形成的薄膜进行斜边蚀刻以去除膜堆积。

2、目前,在斜面蚀刻(bevel etch)等离子体系统中,边缘射频接地是通过直接直流接地。这可能在高射频功率条件下,会引起晶圆或电极电弧。如果直流接触不牢固,射频电流分布可能会变得方位不对称,从而导致s2s斜角蚀刻。并且,现有的斜面蚀刻等离子体系统无法有效实现晶圆斜面边缘顶部和底部表面膜堆积的去除。


技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提供一种晶圆斜面蚀刻设备,以对反应腔体内等离子密度进行调节,从而便于有效实现晶圆斜面边缘顶部和底部表面膜堆积的去除。

2、为达到上述目的,本发明通过以下技术方案实现:

3、一种晶圆斜面蚀刻设备,包括:腔体;基座100,位于所述腔体内;盖板102,位于所述基座100上方,且与所述基座100相对设置,所述盖板102与所述基座100之间限定一等离子体抑制区,晶圆的中心区域位于所述盖板102与所述基座100之间的等离子体抑制区内,该晶圆斜面蚀刻设备还包括:上电极环103,围绕所述盖板102设置;下电极环104,围绕所述基座100且与所述上电极环103相对设置,所述上电极环103和所述下电极环104之间可产生等离子体以对晶圆的边缘区域进行刻蚀。第一射频耦合装置105和/或第二射频耦合装置106,所述上电极环103通过所述第一射频耦合装置105接地;和/或,所述下电极环104通过所述第二射频耦合装置106接地。

4、可选地,所述上电极环103和/或所述下电极环104为电浮地。

5、可选的,所述晶圆斜面蚀刻设备还包括:绝缘环107,所述绝缘环107设置在所述基座100与所述下电极环104之间,所述下电极环104与所述基座100通过所述绝缘环107彼此电绝缘。

6、可选的,所述第一射频耦合装置105和所述第二射频耦合装置106均为电容。

7、可选的,所述第一射频耦合装置105为可调电容,所述第二射频耦合装置106为固定电容。

8、可选的,所述第一射频耦合装置105为固定电容,所述第二射频耦合装置106为可调电容。

9、可选的,所述第一射频耦合装置105和所述第二射频耦合装置106均为可调电容,或者均为固定电容。

10、可选的,所述可调电容的电容范围为100pf~100nf。

11、可选的,所述晶圆斜面蚀刻设备还包括:接地部108,所述下电极环104与所述第二射频耦合装置106电连接,所述第二射频耦合装置106通过所述接地部108接地。

12、可选的,所述接地部108的材料包括铝。

13、可选的,所述盖板102的材料为介电材料,包括石英、氧化铝或者氧化钇中的至少一种。

14、可选的,所述第一射频耦合装置105包括:上边缘环1051,所述上边缘环1051围绕所述盖板102设置,所述上边缘环1051接地;第一绝缘层1052,所述第一绝缘层1052设置在所述上电极环103和所述上边缘环1051之间。

15、可选的,所述第一绝缘层1052可拆卸地设置于所述上电极环103和所述上边缘环1051之间,更换不同厚度和/或材料的所述第一绝缘层1052可实现对所述上电极环103的对地电容调节。

16、可选的,所述第二射频耦合装置106包括:下边缘环1061,所述下边缘环1061围绕所述基座100设置,所述下边缘环1061接地;第二绝缘层1062,所述第二绝缘层1062设置在所述下电极环104和所述下边缘环1061之间。

17、可选地,所述第二绝缘层1062可拆卸地设置于所述下电极环104和所述下边缘环1061之间,更换不同厚度和/或材料的所述第二绝缘层1062可实现对所述下电极环103的对地电容调节。

18、可选的,所述第一绝缘层1052设置在所述上电极环103的上方,所述上边缘环1051设置在所述第一绝缘层1052的上方。

19、可选的,所述第一绝缘层1052环绕设置在所述上电极环103的外围侧壁,所述上边缘环1051环绕设置在所述第一绝缘层1052的外围侧壁。

20、可选的,所述第二绝缘层1062设置在所述下电极环104的下方,所述下边缘环1061设置在所述第二绝缘层1062的下方。

21、可选的,所述第二绝缘层1062环绕设置在所述下电极环104的外围侧壁,所述下边缘环1061环绕设置在所述第二绝缘层1062的外围侧壁。

22、可选的,第一绝缘层1052和第二绝缘层1062的材料为石英、陶瓷或工程塑料中的至少一种。

23、可选的,所述第一绝缘层1052和所述第二绝缘层1062的材料和厚度相同或者不同。

24、为达到上述目的,本发明第二方面提供了一种晶圆斜面蚀刻方法,应用于上述所述的晶圆斜面蚀刻设备,包括:将待处理晶圆放入所述晶圆斜面蚀刻设备;向所述晶圆斜面蚀刻设备通入反应气体,并将基座接入射频电源;设定所述射频电源输出射频信号,以激励位于上电极环和下电极环之间的反应气体产生等离子体;通过所述等离子体对所述待处理晶圆的斜面边缘进行刻蚀。

25、可选的,第一射频耦合装置和第二射频耦合装置为电容时,减小所述第一射频耦合装置的阻抗,以增大待处理晶圆斜面顶部边缘的等离子体能量,减小第二射频耦合装置的阻抗,以增大待处理晶圆斜面底部边缘的等离子体能量;所述第一射频耦合装置和所述第二射频耦合装置分别与所述上电极环和所述下电极环形成等效电容时,减小所述等效电容的阻抗,以增大所述待处理晶圆斜面顶部边缘或者所述待处理晶圆斜面底部边缘的等离子体能量。

26、本发明至少具有以下技术效果:

27、本发明的晶圆斜面蚀刻设备中的上下电极环分别通过射频耦合装置接地,使得所述上电极环和所述下电极环处于电浮地状态,可防止蚀刻设备在高射频功率信号作用下产生晶圆或电极电弧问题,电浮地的上电极环可以保证上电极环各个位置的电压一致,电浮地的下电极环可以保证下电极环各个位置的电压一致,并且通过接地部接地还可使得上下电极环上的接地射频电流更加稳定;另外,本发明在射频耦合装置为电容,或者射频耦合装置与对应的电极环形成等效电容时,可通过调节电容或者等效电容的阻抗以实现上下接地射频电流的分布调节,从而便于使得等离子体分布方位更加对称以实现晶圆斜面均匀刻蚀,或者使得上下电极环边缘等离子体密度不同,以实现晶圆斜面边缘顶部或者底部表面膜堆积的去除。

28、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。


技术特征:

1.一种晶圆斜面蚀刻设备,包括:腔体;基座(100),位于所述腔体内;盖板(102),位于所述基座(100)上方,且与所述基座(100)相对设置,其特征在于,所述盖板(102)与所述基座(100)之间限定一等离子体抑制区,晶圆的中心区域位于所述盖板(102)与所述基座(100)之间的等离子体抑制区内,所述晶圆斜面蚀刻设备还包括:

2.如权利要求1所述的晶圆斜面蚀刻设备,其特征在于,所述上电极环(103)和/或所述下电极环(104)为电浮地。

3.如权利要求1所述的晶圆斜面蚀刻设备,其特征在于,还包括:

4.如权利要求1所述的晶圆斜面蚀刻设备,其特征在于,所述第一射频耦合装置(105)和所述第二射频耦合装置(106)均为电容。

5.如权利要求4所述的晶圆斜面蚀刻设备,其特征在于,所述第一射频耦合装置(105)为可调电容,所述第二射频耦合装置(106)为固定电容。

6.如权利要求4所述的晶圆斜面蚀刻设备,其特征在于,所述第一射频耦合装置(105)为固定电容,所述第二射频耦合装置(106)为可调电容。

7.如权利要求4所述的晶圆斜面蚀刻设备,其特征在于,所述第一射频耦合装置(105)和所述第二射频耦合装置(106)均为可调电容,或者均为固定电容。

8.如权利要求5~7中任意一项所述的晶圆斜面蚀刻设备,其特征在于,所述可调电容的电容范围为100pf~100nf。

9.如权利要求1所述的晶圆斜面蚀刻设备,其特征在于,还包括:

10.如权利要求9所述的晶圆斜面蚀刻设备,其特征在于,所述接地部(108)的材料包括铝。

11.如权利要求1所述的晶圆斜面蚀刻设备,其特征在于,所述盖板(102)的材料为介电材料,包括石英、氧化铝或者氧化钇中的至少一种。

12.如权利要求1所述的晶圆斜面蚀刻设备,其特征在于,所述第一射频耦合装置(105)包括:

13.如权利要求12所述的晶圆斜面蚀刻设备,其特征在于,所述第一绝缘层(1052)可拆卸地设置于所述上电极环(103)和所述上边缘环(1051)之间,更换不同厚度和/或材料的所述第一绝缘层(1052)可实现对所述上电极环(103)的对地电容调节。

14.如权利要求1所述的晶圆斜面蚀刻设备,其特征在于,所述第二射频耦合装置(106)包括:

15.如权利要求14所述的晶圆斜面蚀刻设备,其特征在于,所述第二绝缘层(1062)可拆卸地设置于所述下电极环(104)和所述下边缘环(1061)之间,更换不同厚度和/或材料的所述第二绝缘层(1062)可实现对所述下电极环(103)的对地电容调节。

16.如权利要求12所述的晶圆斜面蚀刻设备,其特征在于,所述第一绝缘层(1052)设置在所述上电极环(103)的上方,所述上边缘环(1051)设置在所述第一绝缘层(1052)的上方。

17.如权利要求12所述的晶圆斜面蚀刻设备,其特征在于,所述第一绝缘层(1052)环绕设置在所述上电极环(103)的外围侧壁,所述上边缘环(1051)环绕设置在所述第一绝缘层(1052)的外围侧壁。

18.如权利要求14所述的晶圆斜面蚀刻设备,其特征在于,所述第二绝缘层(1062)设置在所述下电极环(104)的下方,所述下边缘环(1061)设置在所述第二绝缘层(1062)的下方。

19.如权利要求14所述的晶圆斜面蚀刻设备,其特征在于,所述第二绝缘层(1062)环绕设置在所述下电极环(104)的外围侧壁,所述下边缘环(1061)环绕设置在所述第二绝缘层(1062)的外围侧壁。

20.如权利要求14所述的晶圆斜面蚀刻设备,其特征在于,第一绝缘层(1052)和第二绝缘层(1062)的材料为石英、陶瓷或工程塑料中的至少一种。

21.如权利要求20所述的晶圆斜面蚀刻设备,其特征在于,所述第一绝缘层(1052)和所述第二绝缘层(1062)的材料和厚度相同或者不同。

22.一种晶圆斜面蚀刻方法,应用于如权利要求1-21任一项所述的晶圆斜面蚀刻设备,其特征在于,包括:

23.如权利要求22所述的晶圆斜面蚀刻方法,其特征在于,


技术总结
本发明公开了一种晶圆斜面蚀刻设备和方法,该晶圆斜面蚀刻设备包括:腔体;基座,位于腔体内,盖板,位于基座上方,且与基座相对设置,盖板与基座之间限定一等离子体抑制区,晶圆的中心区域位于盖板与基座之间的等离子体抑制区内,该设备还包括:上电极环,围绕盖板设置;下电极环,围绕基座且与上电极环相对设置,上电极环和下电极环之间可产生等离子体以对晶圆的边缘区域进行刻蚀;第一射频耦合装置和/或第二射频耦合装置,上电极环通过第一射频耦合装置接地;和/或,下电极环通过所述第二射频耦合装置接地。本发明能够对晶圆斜面蚀刻设备反应腔体内等离子密度进行调节,从而便于有效实现晶圆斜面边缘顶部和底部表面膜堆积的去除。

技术研发人员:叶如彬,倪图强
受保护的技术使用者:中微半导体设备(上海)股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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